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编程问答

我画了35张图，就是为了让你深入理解 AQS

發(fā)布時間：2025/3/21 编程问答 56 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了我画了35张图，就是为了让你深入理解 AQS 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

? ?前言

談到并發(fā)，我們不得不說AQS(AbstractQueuedSynchronizer)，所謂的AQS即是抽象的隊列式的同步器，內(nèi)部定義了很多鎖相關(guān)的方法，我們熟知的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch、Semaphore等都是基于AQS來實(shí)現(xiàn)的。

我們先看下AQS相關(guān)的UML圖：

1??AQS實(shí)現(xiàn)原理

AQS中維護(hù)了一個volatile int state（代表共享資源）和一個FIFO線程等待隊列（多線程爭用資源被阻塞時會進(jìn)入此隊列）。

這里volatile能夠保證多線程下的可見性，當(dāng)state=1則代表當(dāng)前對象鎖已經(jīng)被占有，其他線程來加鎖時則會失敗，加鎖失敗的線程會被放入一個FIFO的等待隊列中，比列會被UNSAFE.park()操作掛起，等待其他獲取鎖的線程釋放鎖才能夠被喚醒。

另外state的操作都是通過CAS來保證其并發(fā)修改的安全性。

具體原理我們可以用一張圖來簡單概括：

AQS?中提供了很多關(guān)于鎖的實(shí)現(xiàn)方法，

getState()：獲取鎖的標(biāo)志state值
setState()：設(shè)置鎖的標(biāo)志state值
tryAcquire(int)：獨(dú)占方式獲取鎖。嘗試獲取資源，成功則返回true，失敗則返回false。
tryRelease(int)：獨(dú)占方式釋放鎖。嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false。

這里還有一些方法并沒有列出來，接下來我們以ReentrantLock作為突破點(diǎn)通過源碼和畫圖的形式一步步了解AQS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。

2?目錄結(jié)構(gòu)

文章準(zhǔn)備模擬多線程競爭鎖、釋放鎖的場景來進(jìn)行分析AQS源碼：

三個線程(線程一、線程二、線程三)同時來加鎖/釋放鎖

目錄如下：

線程一加鎖成功時AQS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
線程二/三加鎖失敗時AQS中等待隊列的數(shù)據(jù)模型
線程一釋放鎖及線程二獲取鎖實(shí)現(xiàn)原理
通過線程場景來講解公平鎖具體實(shí)現(xiàn)原理
通過線程場景來講解Condition中await()和signal()實(shí)現(xiàn)原理

這里會通過畫圖來分析每個線程加鎖、釋放鎖后AQS內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理

3?場景分析

線程一加鎖成功

如果同時有三個線程并發(fā)搶占鎖，此時線程一搶占鎖成功，線程二和線程三搶占鎖失敗，具體執(zhí)行流程如下：

此時AQS內(nèi)部數(shù)據(jù)為：

線程二、線程三加鎖失敗：

有圖可以看出，等待隊列中的節(jié)點(diǎn)Node是一個雙向鏈表，這里SIGNAL是Node中waitStatus屬性，Node中還有一個nextWaiter屬性，這個并未在圖中畫出來，這個到后面Condition會具體講解的。

具體看下?lián)屨兼i代碼實(shí)現(xiàn)：

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .NonfairSync:

static?final?class?NonfairSync?extends?Sync?{final?void?lock()?{if?(compareAndSetState(0,?1))setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1);}protected?final?boolean?tryAcquire(int?acquires)?{return?nonfairTryAcquire(acquires);} }

這里使用的ReentrantLock非公平鎖，線程進(jìn)來直接利用CAS嘗試搶占鎖，如果搶占成功state值回被改為1，且設(shè)置對象獨(dú)占鎖線程為當(dāng)前線程。如下所示：

protected?final?boolean?compareAndSetState(int?expect,?int?update)?{return?unsafe.compareAndSwapInt(this,?stateOffset,?expect,?update); }protected?final?void?setExclusiveOwnerThread(Thread?thread)?{exclusiveOwnerThread?=?thread; }

線程二搶占鎖失敗

我們按照真實(shí)場景來分析，線程一搶占鎖成功后，state變?yōu)?，線程二通過CAS修改state變量必然會失敗。此時AQS中FIFO(First In First Out 先進(jìn)先出)隊列中數(shù)據(jù)如圖所示：

我們將線程二執(zhí)行的邏輯一步步拆解來看：

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

public?final?void?acquire(int?arg)?{if?(!tryAcquire(arg)?&&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE),?arg))selfInterrupt(); }

先看看tryAcquire()的具體實(shí)現(xiàn)：java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .nonfairTryAcquire():

final?boolean?nonfairTryAcquire(int?acquires)?{final?Thread?current?=?Thread.currentThread();int?c?=?getState();if?(c?==?0)?{if?(compareAndSetState(0,?acquires))?{setExclusiveOwnerThread(current);return?true;}}else?if?(current?==?getExclusiveOwnerThread())?{int?nextc?=?c?+?acquires;if?(nextc?<?0)throw?new?Error("Maximum?lock?count?exceeded");setState(nextc);return?true;}return?false; }

nonfairTryAcquire()方法中首先會獲取state的值，如果不為0則說明當(dāng)前對象的鎖已經(jīng)被其他線程所占有，接著判斷占有鎖的線程是否為當(dāng)前線程，如果是則累加state值，這就是可重入鎖的具體實(shí)現(xiàn)，累加state值，釋放鎖的時候也要依次遞減state值。

如果state為0，則執(zhí)行CAS操作，嘗試更新state值為1，如果更新成功則代表當(dāng)前線程加鎖成功。

以線程二為例，因為線程一已經(jīng)將state修改為1，所以線程二通過CAS修改state的值不會成功。加鎖失敗。

線程二執(zhí)行tryAcquire()后會返回false，接著執(zhí)行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)邏輯，將自己加入到一個FIFO等待隊列中，代碼實(shí)現(xiàn)如下：

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.addWaiter():

private?Node?addWaiter(Node?mode)?{????Node?node?=?new?Node(Thread.currentThread(),?mode);Node?pred?=?tail;if?(pred?!=?null)?{node.prev?=?pred;if?(compareAndSetTail(pred,?node))?{pred.next?=?node;return?node;}}enq(node);return?node; }

這段代碼首先會創(chuàng)建一個和當(dāng)前線程綁定的Node節(jié)點(diǎn)，Node為雙向鏈表。此時等待對內(nèi)中的tail指針為空，直接調(diào)用enq(node)方法將當(dāng)前線程加入等待隊列尾部：

private?Node?enq(final?Node?node)?{for?(;;)?{Node?t?=?tail;if?(t?==?null)?{if?(compareAndSetHead(new?Node()))tail?=?head;}?else?{node.prev?=?t;if?(compareAndSetTail(t,?node))?{t.next?=?node;return?t;}}} }

第一遍循環(huán)時tail指針為空，進(jìn)入if邏輯，使用CAS操作設(shè)置head指針，將head指向一個新創(chuàng)建的Node節(jié)點(diǎn)。此時AQS中數(shù)據(jù)：

執(zhí)行完成之后，head、tail、t都指向第一個Node元素。

接著執(zhí)行第二遍循環(huán)，進(jìn)入else邏輯，此時已經(jīng)有了head節(jié)點(diǎn)，這里要操作的就是將線程二對應(yīng)的Node節(jié)點(diǎn)掛到head節(jié)點(diǎn)后面。此時隊列中就有了兩個Node節(jié)點(diǎn)：

addWaiter()方法執(zhí)行完后，會返回當(dāng)前線程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)信息。繼續(xù)往后執(zhí)行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)邏輯，此時傳入的參數(shù)為線程二對應(yīng)的Node節(jié)點(diǎn)信息：

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued():

final?boolean?acquireQueued(final?Node?node,?int?arg)?{boolean?failed?=?true;try?{boolean?interrupted?=?false;for?(;;)?{final?Node?p?=?node.predecessor();if?(p?==?head?&&?tryAcquire(arg))?{setHead(node);p.next?=?null;?//?help?GCfailed?=?false;return?interrupted;}if?(shouldParkAfterFailedAcquire(p,?node)?&&parkAndChecknIterrupt())interrupted?=?true;}}?finally?{if?(failed)cancelAcquire(node);} }private?static?boolean?shouldParkAfterFailedAcquire(Node?pred,?Node?node)?{int?ws?=?pred.waitStatus;if?(ws?==?Node.SIGNAL)return?true;if?(ws?>?0)?{do?{node.prev?=?pred?=?pred.prev;}?while?(pred.waitStatus?>?0);pred.next?=?node;}?else?{compareAndSetWaitStatus(pred,?ws,?Node.SIGNAL);}return?false; }private?final?boolean?parkAndCheckInterrupt()?{LockSupport.park(this);return?Thread.interrupted(); }

acquireQueued()這個方法會先判斷當(dāng)前傳入的Node對應(yīng)的前置節(jié)點(diǎn)是否為head，如果是則嘗試加鎖。加鎖成功過則將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)設(shè)置為head節(jié)點(diǎn)，然后空置之前的head節(jié)點(diǎn)，方便后續(xù)被垃圾回收掉。

如果加鎖失敗或者Node的前置節(jié)點(diǎn)不是head節(jié)點(diǎn)，就會通過shouldParkAfterFailedAcquire方法將head節(jié)點(diǎn)的waitStatus變?yōu)榱薙IGNAL=-1，最后執(zhí)行parkAndChecknIterrupt方法，調(diào)用LockSupport.park()掛起當(dāng)前線程。

此時AQS中的數(shù)據(jù)如下圖：

此時線程二就靜靜的待在AQS的等待隊列里面了，等著其他線程釋放鎖來喚醒它。

線程三搶占鎖失敗

看完了線程二搶占鎖失敗的分析，那么再來分析線程三搶占鎖失敗就很簡單了，先看看addWaiter(Node mode)方法：

private?Node?addWaiter(Node?mode)?{Node?node?=?new?Node(Thread.currentThread(),?mode);Node?pred?=?tail;if?(pred?!=?null)?{node.prev?=?pred;if?(compareAndSetTail(pred,?node))?{pred.next?=?node;return?node;}}enq(node);return?node; }

此時等待隊列的tail節(jié)點(diǎn)指向線程二，進(jìn)入if邏輯后，通過CAS指令將tail節(jié)點(diǎn)重新指向線程三。

接著線程三調(diào)用enq()方法執(zhí)行入隊操作，和上面線程二執(zhí)行方式是一致的，入隊后會修改線程二對應(yīng)的Node中的waitStatus=SIGNAL。最后線程三也會被掛起。此時等待隊列的數(shù)據(jù)如圖：

線程一釋放鎖

現(xiàn)在來分析下釋放鎖的過程，首先是線程一釋放鎖，釋放鎖后會喚醒head節(jié)點(diǎn)的后置節(jié)點(diǎn)，也就是我們現(xiàn)在的線程二，具體操作流程如下：

執(zhí)行完后等待隊列數(shù)據(jù)如下：

此時線程二已經(jīng)被喚醒，繼續(xù)嘗試獲取鎖，如果獲取鎖失敗，則會繼續(xù)被掛起。如果獲取鎖成功，則AQS中數(shù)據(jù)如圖：

接著還是一步步拆解來看，先看看線程一釋放鎖的代碼：

java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release()

public?final?boolean?release(int?arg)?{if?(tryRelease(arg))?{Node?h?=?head;if?(h?!=?null?&&?h.waitStatus?!=?0)unparkSuccessor(h);return?true;}return?false; }

這里首先會執(zhí)行tryRelease()方法，這個方法具體實(shí)現(xiàn)在ReentrantLock中，如果tryRelease執(zhí)行成功，則繼續(xù)判斷head節(jié)點(diǎn)的waitStatus是否為0

前面我們已經(jīng)看到過，head的waitStatue為SIGNAL(-1)，這里就會執(zhí)行unparkSuccessor()方法來喚醒head的后置節(jié)點(diǎn)，也就是我們上面圖中線程二對應(yīng)的Node節(jié)點(diǎn)。

此時看ReentrantLock.tryRelease()中的具體實(shí)現(xiàn)：

protected?final?boolean?tryRelease(int?releases)?{int?c?=?getState()?-?releases;if?(Thread.currentThread()?!=?getExclusiveOwnerThread())throw?new?IllegalMonitorStateException();boolean?free?=?false;if?(c?==?0)?{free?=?true;setExclusiveOwnerThread(null);}setState(c);return?free; }

執(zhí)行完ReentrantLock.tryRelease()后，state被設(shè)置成0，Lock對象的獨(dú)占鎖被設(shè)置為null。此時看下AQS中的數(shù)據(jù)：

接著執(zhí)行java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.unparkSuccessor()方法，喚醒head的后置節(jié)點(diǎn)：

private?void?unparkSuccessor(Node?node)?{int?ws?=?node.waitStatus;if?(ws?<?0)compareAndSetWaitStatus(node,?ws,?0);Node?s?=?node.next;if?(s?==?null?||?s.waitStatus?>?0)?{s?=?null;for?(Node?t?=?tail;?t?!=?null?&&?t?!=?node;?t?=?t.prev)if?(t.waitStatus?<=?0)s?=?t;}if?(s?!=?null)LockSupport.unpark(s.thread); }

這里主要是將head節(jié)點(diǎn)的waitStatus設(shè)置為0，然后解除head節(jié)點(diǎn)next的指向，使head節(jié)點(diǎn)空置，等待著被垃圾回收。

此時重新將head指針指向線程二對應(yīng)的Node節(jié)點(diǎn)，且使用LockSupport.unpark方法來喚醒線程二。

被喚醒的線程二會接著嘗試獲取鎖，用CAS指令修改state數(shù)據(jù)。執(zhí)行完成后可以查看AQS中數(shù)據(jù)：

此時線程二被喚醒，線程二接著之前被park的地方繼續(xù)執(zhí)行，繼續(xù)執(zhí)行acquireQueued()方法。

線程二喚醒繼續(xù)加鎖

此時線程二被喚醒，繼續(xù)執(zhí)行for循環(huán)，判斷線程二的前置節(jié)點(diǎn)是否為head，如果是則繼續(xù)使用tryAcquire()方法來嘗試獲取鎖，其實(shí)就是使用CAS操作來修改state值，如果修改成功則代表獲取鎖成功。接著將線程二設(shè)置為head節(jié)點(diǎn)，然后空置之前的head節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，被空置的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)等著被垃圾回收。

此時線程三獲取鎖成功，AQS中隊列數(shù)據(jù)如下：

等待隊列中的數(shù)據(jù)都等待著被垃圾回收。

線程二釋放鎖/線程三加鎖

當(dāng)線程二釋放鎖時，會喚醒被掛起的線程三，流程和上面大致相同，被喚醒的線程三會再次嘗試加鎖，具體代碼可以參考上面內(nèi)容。具體流程圖如下：

此時AQS中隊列數(shù)據(jù)如圖：

4?公平鎖實(shí)現(xiàn)原理

上面所有的加鎖場景都是基于非公平鎖來實(shí)現(xiàn)的，非公平鎖是ReentrantLock的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，那我們接著來看一下公平鎖的實(shí)現(xiàn)原理，這里先用一張圖來解釋公平鎖和非公平鎖的區(qū)別：

非公平鎖執(zhí)行流程：

這里我們還是用之前的線程模型來舉例子，當(dāng)線程二釋放鎖的時候，喚醒被掛起的線程三，線程三執(zhí)行tryAcquire()方法使用CAS操作來嘗試修改state值，如果此時又來了一個線程四也來執(zhí)行加鎖操作，同樣會執(zhí)行tryAcquire()方法。

這種情況就會出現(xiàn)競爭，線程四如果獲取鎖成功，線程三仍然需要待在等待隊列中被掛起。這就是所謂的非公平鎖，線程三辛辛苦苦排隊等到自己獲取鎖，卻眼巴巴的看到線程四插隊獲取到了鎖。

公平鎖執(zhí)行流程：

公平鎖在加鎖的時候，會先判斷AQS等待隊列中是存在節(jié)點(diǎn)，如果存在節(jié)點(diǎn)則會直接入隊等待，具體代碼如下.

公平鎖在獲取鎖是也是首先會執(zhí)行acquire()方法，只不過公平鎖單獨(dú)實(shí)現(xiàn)了tryAcquire()方法：

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire():

public?final?void?acquire(int?arg)?{if?(!tryAcquire(arg)?&&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE),?arg))selfInterrupt(); }

這里會執(zhí)行ReentrantLock中公平鎖的tryAcquire()方法

#java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.FairSync.tryAcquire():

static?final?class?FairSync?extends?Sync?{protected?final?boolean?tryAcquire(int?acquires)?{final?Thread?current?=?Thread.currentThread();int?c?=?getState();if?(c?==?0)?{if?(!hasQueuedPredecessors()?&&compareAndSetState(0,?acquires))?{setExclusiveOwnerThread(current);return?true;}}else?if?(current?==?getExclusiveOwnerThread())?{int?nextc?=?c?+?acquires;if?(nextc?<?0)throw?new?Error("Maximum?lock?count?exceeded");setState(nextc);return?true;}return?false;} }

這里會先判斷state值，如果不為0且獲取鎖的線程不是當(dāng)前線程，直接返回false代表獲取鎖失敗，被加入等待隊列。如果是當(dāng)前線程則可重入獲取鎖。

如果state=0則代表此時沒有線程持有鎖，執(zhí)行hasQueuedPredecessors()判斷AQS等待隊列中是否有元素存在，如果存在其他等待線程，那么自己也會加入到等待隊列尾部，做到真正的先來后到，有序加鎖。具體代碼如下：

#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.hasQueuedPredecessors():

public?final?boolean?hasQueuedPredecessors()?{Node?t?=?tail;Node?h?=?head;Node?s;return?h?!=?t?&&((s?=?h.next)?==?null?||?s.thread?!=?Thread.currentThread()); }

這段代碼很有意思，返回false代表隊列中沒有節(jié)點(diǎn)或者僅有一個節(jié)點(diǎn)是當(dāng)前線程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)。返回true則代表隊列中存在等待節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前線程需要入隊等待。

先判斷head是否等于tail，如果隊列中只有一個Node節(jié)點(diǎn)，那么head會等于tail，接著判斷head的后置節(jié)點(diǎn)，這里肯定會是null，如果此Node節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的線程和當(dāng)前的線程是同一個線程，那么則會返回false，代表沒有等待節(jié)點(diǎn)或者等待節(jié)點(diǎn)就是當(dāng)前線程創(chuàng)建的Node節(jié)點(diǎn)。此時當(dāng)前線程會嘗試獲取鎖。

如果head和tail不相等，說明隊列中有等待線程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)，此時直接返回true，如果只有一個節(jié)點(diǎn)，而此節(jié)點(diǎn)的線程和當(dāng)前線程不一致，也會返回true

非公平鎖和公平鎖的區(qū)別：非公平鎖性能高于公平鎖性能。非公平鎖可以減少CPU喚醒線程的開銷，整體的吞吐效率會高點(diǎn)，CPU也不必取喚醒所有線程，會減少喚起線程的數(shù)量

非公平鎖性能雖然優(yōu)于公平鎖，但是會存在導(dǎo)致線程饑餓的情況。在最壞的情況下，可能存在某個線程一直獲取不到鎖。不過相比性能而言，饑餓問題可以暫時忽略，這可能就是ReentrantLock默認(rèn)創(chuàng)建非公平鎖的原因之一了。

5?Condition實(shí)現(xiàn)原理

Condition 簡介

上面已經(jīng)介紹了AQS所提供的核心功能，當(dāng)然它還有很多其他的特性，這里我們來繼續(xù)說下Condition這個組件。

Condition是在java 1.5中才出現(xiàn)的，它用來替代傳統(tǒng)的Object的wait()、notify()實(shí)現(xiàn)線程間的協(xié)作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition中的await()、signal()這種方式實(shí)現(xiàn)線程間協(xié)作更加安全和高效。因此通常來說比較推薦使用Condition

其中AbstractQueueSynchronizer中實(shí)現(xiàn)了Condition中的方法，主要對外提供awaite(Object.wait())和signal(Object.notify())調(diào)用。

Condition Demo示例

使用示例代碼：

/***?ReentrantLock?實(shí)現(xiàn)源碼學(xué)習(xí)*?@author?一枝花算不算浪漫*?@date?2020/4/28?7:20*/ public?class?ReentrantLockDemo?{static?ReentrantLock?lock?=?new?ReentrantLock();public?static?void?main(String[]?args)?{Condition?condition?=?lock.newCondition();new?Thread(()?->?{lock.lock();try?{System.out.println("線程一加鎖成功");System.out.println("線程一執(zhí)行await被掛起");condition.await();System.out.println("線程一被喚醒成功");}?catch?(Exception?e)?{e.printStackTrace();}?finally?{lock.unlock();System.out.println("線程一釋放鎖成功");}}).start();new?Thread(()?->?{lock.lock();try?{System.out.println("線程二加鎖成功");condition.signal();System.out.println("線程二喚醒線程一");}?finally?{lock.unlock();System.out.println("線程二釋放鎖成功");}}).start();} }

執(zhí)行結(jié)果如下圖：

這里線程一先獲取鎖，然后使用await()方法掛起當(dāng)前線程并釋放鎖，線程二獲取鎖后使用signal喚醒線程一。

Condition實(shí)現(xiàn)原理圖解

我們還是用上面的demo作為實(shí)例，執(zhí)行的流程如下：

線程一執(zhí)行await()方法：

先看下具體的代碼實(shí)現(xiàn)，#java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject.await()：

?public?final?void?await()?throws?InterruptedException?{if?(Thread.interrupted())throw?new?InterruptedException();Node?node?=?addConditionWaiter();int?savedState?=?fullyRelease(node);int?interruptMode?=?0;while?(!isOnSyncQueue(node))?{LockSupport.park(this);if?((interruptMode?=?checkInterruptWhileWaiting(node))?!=?0)break;}if?(acquireQueued(node,?savedState)?&&?interruptMode?!=?THROW_IE)interruptMode?=?REINTERRUPT;if?(node.nextWaiter?!=?null)?//?clean?up?if?cancelledunlinkCancelledWaiters();if?(interruptMode?!=?0)reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

await()方法中首先調(diào)用addConditionWaiter()將當(dāng)前線程加入到Condition隊列中。

執(zhí)行完后我們可以看下Condition隊列中的數(shù)據(jù)：

具體實(shí)現(xiàn)代碼為：

private?Node?addConditionWaiter()?{Node?t?=?lastWaiter;if?(t?!=?null?&&?t.waitStatus?!=?Node.CONDITION)?{unlinkCancelledWaiters();t?=?lastWaiter;}Node?node?=?new?Node(Thread.currentThread(),?Node.CONDITION);if?(t?==?null)firstWaiter?=?node;elset.nextWaiter?=?node;lastWaiter?=?node;return?node; }

這里會用當(dāng)前線程創(chuàng)建一個Node節(jié)點(diǎn)，waitStatus為CONDITION。接著會釋放該節(jié)點(diǎn)的鎖，調(diào)用之前解析過的release()方法，釋放鎖后此時會喚醒被掛起的線程二，線程二會繼續(xù)嘗試獲取鎖。

接著調(diào)用isOnSyncQueue()方法判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為Condition隊列中的頭部節(jié)點(diǎn)，如果是則調(diào)用LockSupport.park(this)掛起Condition中當(dāng)前線程。此時線程一被掛起，線程二獲取鎖成功。

具體流程如下圖：

線程二執(zhí)行signal()方法：

首先我們考慮下線程二已經(jīng)獲取到鎖，此時AQS等待隊列中已經(jīng)沒有了數(shù)據(jù)。

接著就來看看線程二喚醒線程一的具體執(zhí)行流程：

public?final?void?signal()?{if?(!isHeldExclusively())throw?new?IllegalMonitorStateException();Node?first?=?firstWaiter;if?(first?!=?null)doSignal(first); }

先判斷當(dāng)前線程是否為獲取鎖的線程，如果不是則直接拋出異常。接著調(diào)用doSignal()方法來喚醒線程。

private?void?doSignal(Node?first)?{do?{if?(?(firstWaiter?=?first.nextWaiter)?==?null)lastWaiter?=?null;first.nextWaiter?=?null;}?while?(!transferForSignal(first)?&&(first?=?firstWaiter)?!=?null); }final?boolean?transferForSignal(Node?node)?{if?(!compareAndSetWaitStatus(node,?Node.CONDITION,?0))return?false;Node?p?=?enq(node);int?ws?=?p.waitStatus;if?(ws?>?0?||?!compareAndSetWaitStatus(p,?ws,?Node.SIGNAL))LockSupport.unpark(node.thread);return?true; }/***?Inserts?node?into?queue,?initializing?if?necessary.?See?picture?above.*?@param?node?the?node?to?insert*?@return?node's?predecessor*/ private?Node?enq(final?Node?node)?{for?(;;)?{Node?t?=?tail;if?(t?==?null)?{?//?Must?initializeif?(compareAndSetHead(new?Node()))tail?=?head;}?else?{node.prev?=?t;if?(compareAndSetTail(t,?node))?{t.next?=?node;return?t;}}} }

這里先從transferForSignal()方法來看，通過上面的分析我們知道Condition隊列中只有線程一創(chuàng)建的一個Node節(jié)點(diǎn)，且waitStatue為CONDITION，先通過CAS修改當(dāng)前節(jié)點(diǎn)waitStatus為0，然后執(zhí)行enq()方法將當(dāng)前線程加入到等待隊列中，并返回當(dāng)前線程的前置節(jié)點(diǎn)。

加入等待隊列的代碼在上面也已經(jīng)分析過，此時等待隊列中數(shù)據(jù)如下圖：

接著開始通過CAS修改當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前置節(jié)點(diǎn)waitStatus為SIGNAL，并且喚醒當(dāng)前線程。此時AQS中等待隊列數(shù)據(jù)為：

線程一被喚醒后，繼續(xù)執(zhí)行await()方法中的 while 循環(huán)。

public?final?void?await()?throws?InterruptedException?{if?(Thread.interrupted())throw?new?InterruptedException();Node?node?=?addConditionWaiter();int?savedState?=?fullyRelease(node);int?interruptMode?=?0;while?(!isOnSyncQueue(node))?{LockSupport.park(this);if?((interruptMode?=?checkInterruptWhileWaiting(node))?!=?0)break;}if?(acquireQueued(node,?savedState)?&&?interruptMode?!=?THROW_IE)interruptMode?=?REINTERRUPT;if?(node.nextWaiter?!=?null)?//?clean?up?if?cancelledunlinkCancelledWaiters();if?(interruptMode?!=?0)reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

因為此時線程一的waitStatus已經(jīng)被修改為0，所以執(zhí)行isOnSyncQueue()方法會返回false。跳出while循環(huán)。

接著執(zhí)行acquireQueued()方法，這里之前也有講過，嘗試重新獲取鎖，如果獲取鎖失敗繼續(xù)會被掛起。直到另外線程釋放鎖才被喚醒。

此時線程一的流程都已經(jīng)分析完了，等線程二釋放鎖后，線程一會繼續(xù)重試獲取鎖，流程到此終結(jié)。

Condition總結(jié)

我們總結(jié)下 Condition 和 wait/notify 的比較：

Condition 可以精準(zhǔn)的對多個不同條件進(jìn)行控制，wait/notify 只能和 synchronized 關(guān)鍵字一起使用，并且只能喚醒一個或者全部的等待隊列；
Condition 需要使用 Lock 進(jìn)行控制，使用的時候要注意 lock() 后及時的 unlock()，Condition 有類似于 await 的機(jī)制，因此不會產(chǎn)生加鎖方式而產(chǎn)生的死鎖出現(xiàn)，同時底層實(shí)現(xiàn)的是 park/unpark 的機(jī)制，因此也不會產(chǎn)生先喚醒再掛起的死鎖，一句話就是不會產(chǎn)生死鎖，但是 wait/notify 會產(chǎn)生先喚醒再掛起的死鎖。

6?總結(jié)

這里用了一步一圖的方式結(jié)合三個線程依次加鎖/釋放鎖來展示了ReentrantLock的實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)現(xiàn)原理，而ReentrantLock底層就是基于AQS實(shí)現(xiàn)的，所以我們也對AQS有了深刻的理解。

另外還介紹了公平鎖與非公平鎖的實(shí)現(xiàn)原理，Condition的實(shí)現(xiàn)原理，基本上都是使用源碼+繪圖的講解方式，盡量讓大家更容易去理解。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的我画了35张图，就是为了让你深入理解 AQS的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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